印制電子用導(dǎo)電墨水的制備及應(yīng)用.pdf

1、印制電子(Printed Electronics)是近年來被公認(rèn)為微電子和印制電路領(lǐng)域的一種新型的制造技術(shù)，發(fā)展前景廣闊。因此，開展與印制電子相關(guān)的材料、工藝、器件、設(shè)備等研究，在學(xué)術(shù)上和工程上均有重要意義。
　　 本論文主要針對印制電子用導(dǎo)電墨水的制備及其應(yīng)用開展一系列的研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)果包括以下幾個方面：
　　 1.制備了印制電子用納米銀/有機(jī)銀導(dǎo)電墨水，包括(1)以硝酸銀為銀載體，水合肼為還原劑，月桂酸為分散

2、劑，氨水為pH調(diào)節(jié)劑和反應(yīng)速率控制劑，綠色一步法制備納米銀導(dǎo)電墨水；(2)采用“晶種”調(diào)和的方法，在一定濃度的晶種和還原劑溶液中，添加不同濃度的硝酸銀溶液，獲得不同尺寸的片狀納米銀顆粒，進(jìn)而制備了片狀納米銀導(dǎo)電墨水；(3)以硝酸銀為銀載體，乙二醇為還原劑，去離子水、乙醇、異丙醇等為墨水性能調(diào)節(jié)劑，制備了有機(jī)銀導(dǎo)電墨水。用粒徑分析、紫外分析、XRD、TEM、DSC、四探針等對三種導(dǎo)電墨水進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，所制備的導(dǎo)電墨水燒結(jié)后具有良好

3、的穩(wěn)定性和電導(dǎo)性，電導(dǎo)率可達(dá)塊狀銀的3-10倍。
　　 2.研究了印制電路板(PCB)導(dǎo)電線路的印刷工藝，包括(1)通過Unijet噴墨印刷系統(tǒng)UJ-1600，將綠色一步法制備納米銀銀導(dǎo)電墨水沉積在聚酰亞胺基體上，燒結(jié)后形成導(dǎo)電的線圖形和點(diǎn)圖形；(2)通過Epson噴墨打印機(jī)R200，將綠色一步法制備的納米銀導(dǎo)電電墨水沉積在中等粗糙度的Epson照相紙上，燒結(jié)后形成收音機(jī)用的PCB；(3)設(shè)計(jì)和制備了一種用于直接寫工藝來制備印刷

4、電子產(chǎn)品的導(dǎo)電筆和筆陣列(Conductive pen/pen array lithography，CPL/CPAL)，并詳細(xì)研究了書寫力量、書寫速度、書寫層數(shù)和書寫線寬對電阻率的影響，沉積時間與點(diǎn)尺寸的關(guān)系等方面。四探針和表面輪廓儀等結(jié)果表明，通過噴墨印制和導(dǎo)電筆直寫印制工藝(CPL/CPAL)，具備一定精度的高效導(dǎo)電圖形是可以獲得的。
　　 3.開展了導(dǎo)電墨水的燒結(jié)工藝和導(dǎo)電圖形的疲勞特性的研究，包括(1)通過高溫?zé)Y(jié)的方式

5、，詳細(xì)研究了三種不同的導(dǎo)電墨水(綠色一步法制備納米銀導(dǎo)電墨水，片狀納米銀導(dǎo)電墨水、有機(jī)銀導(dǎo)電墨水)在燒結(jié)過程中電導(dǎo)率變化與燒結(jié)溫度或時間的相互關(guān)系，及燒結(jié)過程中墨水配方對導(dǎo)電圖形形貌的影響；通過低溫?zé)Y(jié)的方式，即溶劑洗滌的工藝，詳細(xì)研究了納米銀導(dǎo)電墨水的洗滌前后、洗滌時間、洗滌溶劑等因素對電導(dǎo)率的影響；并對導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行了分析；(2)詳細(xì)研究了不同印制工藝制備的導(dǎo)電圖形的機(jī)械疲勞特性，溫度疲勞特性和時間疲勞特性。結(jié)果表明，通過不同的燒結(jié)方

6、式，均可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電墨水的較高電導(dǎo)率要求，且所制備的柔性導(dǎo)電圖形具有良好的耐疲勞特性。
　　 4.制作了印制電子的原型樣品，包括(1)通過Epson噴墨打印機(jī)R200成功制備了不同基體(照相紙、硬紙板、PⅠ膜)的FM調(diào)頻收音機(jī)用電路板(PCB)，并對其進(jìn)行元器件貼裝及系統(tǒng)封裝，制備了一個以PI膜為柔性基板的、可以實(shí)際使用FM調(diào)頻收音機(jī)原型樣品；(2)采用本研究開發(fā)的導(dǎo)電筆和陣列，制備了可應(yīng)用于紙基柔性電路板上的導(dǎo)電圖形。結(jié)果表明，印